Аннотация:Динамика среднего магнитного поля в турбулентных потоках плазмы описывается уравнением Штеенбека-Краузе-Рэдлера, предложенном в 1955 году Юджином Паркером для объяснения 11-летнего цикла солнечной активности [1]. Ключевым фактором для описания
этого цикла являлось наличие в конвективной оболочке Солнца дифференциального вращения и зеркальной асимметрии, поэтому механизм генерации получил название альфа-омега динамо. Но кроме такого типа трансформации энергии турбулентного движения в энергию магнитного поля позднее были найдены и другие, например, альфа-квадрат
механизм или механизм мелкомасштабной генерации. Для этих механизмов были разработаны свои модели, и, в частности, модель Казанцева, которая в отличие от уравнения Штеенбека-Краузе-Рэдлера описывала поведение не среднего магнитного поля, а средней
магнитной энергии (второго момента) [2]. Сразу же возник вопрос о совместимости моделей, и осложнялось это тем, что генерация магнитной энергии априори не означала генерацию магнитного поля. Другими словами, в модели Казанцева магнитная энергия могла расти при нулевом среднем поле. Кроме того, модель Казанцева, как более сложная, была выведена при существенно более простых предположениях (например, однородности и изотропии
турбулентности), не позволяющих проверить случаи с дифференциальным вращением. В итоге, на долгое время вопрос о совместимости моделей завис в воздухе.
В рамках настоящего доклада мы рассказываем о результатах исследования моделей на совместимость, сравнивая механизмы генерации в изотропной модели среднего поля и в модели Вайнштейна-Кичатинова, являющейся обобщением модели Казанцева на случай
зеркальной анизотропии. Мы демонстрируем области доминирования мелкомасштабной генерации (при больших магнитных числах Рейнольдса) и альфа-квадрат механизма (при малых магнитных числах Рейнольдса). Во второй области, где доминирует среднее поле, мы показываем совпадение масштабов и скоростей генерации в обеих моделях, и задаемся
вопросом, как “выделить” среднее поле в первой области, в которой доминирует рост средней магнитной энергии [4]. На основании совместимости моделей Штеенбека-Краузе-Рэдлера и Вайнштейна-Кичатинова (Казанцева) мы объясняем парадокс нарушения интегрального закона сохранения спиральности в бездиссипативном случае и процесс генерации крупномасштабной магнитной спиральности при наличии диссипации магнитной энергии.
1. Parker E.N., Hydromagnetic dynamo models //Astrophys. J. – 1955. – Vol. 122. – pp. 293.
2. Kazantsev A.P., Enhancement of a magnetic field by a conducting fluid // Sov. Phys. JETP. –
1968. – Vol. 26.5. – pp. 1031-1034.
3. Vainshtein S.I., Kichatinov L.L., The dynamics of magnetic fields in a highly conducting
turbulent medium and the generalized Kolmogorov–Fokker–Planck equations // Journal of Fluid
Mechanics. – 1986. – Vol. 168. – pp. 73-87.
4. Макарова И.В., Юшков Е.В., Соколов Д.Д. // Два механизма динамо в уравнении
Казанцева // ЖЭТФ. – 2025. – Vol. 168(6). pp. 843-850.